KR101561952B1 - 전동식 파워 스티어링 장치의 틸팅 구조 및 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 장치의 틸팅 구조 및 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치 Download PDF

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손창욱
김봉주
김성남
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한국델파이주식회사
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Abstract

전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트를 웜 휠을 향해 틸팅시키기 위한 힘을 제공하는 틸팅 구조는, 상기 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징의 삽입 공간에 삽입되는 가이드 블록, 상기 가이드 블록 내에 배치되는 탄성 부재, 그리고 상기 가이드 블록 내에 이동가능하게 배치되며 상기 탄성 부재에 의해 탄성적으로 지지되어 상기 웜 샤프트를 지지하는 베어링에 틸팅력을 가하는 플러그를 포함한다. 상기 플러그와 상기 가이드 블록은 서로 나사 결합될 수 있도록 형성된다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치의 틸팅 구조 및 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치{Tilting mechanism for electric power steering apparatus and electric power steering apparatus including the same}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트를 틸팅시키기 위한 틸팅 구조에 관한 것이다.
모터의 구동력을 이용하여 차량의 조향력을 어시스트(assist)하는 전동식 파워 스티어링 장치가 알려져 있다. 전동식 파워 스티어링 장치 중 스티어링 칼럼(steering column)과 같은 스티어링 샤프트(steering shaft)에 모터의 구동력이 전달되도록 하여 조향력을 보조하는 칼럼 타입의 전동식 파워 스티어링 장치가 소개된 바 있다.
전동식 파워 스티어링 장치는 차속 센서, 조향 토크 센서 등 차량의 운행 조건에 따라 모터를 구동하여 조향력을 보조하고 조향감을 향상시킬 수 있도록 작용하는 것이 일반적이다.
칼럼 타입의 전동식 파워 스티어링 장치는 모터의 출력축에 연결되는 웜 샤프트에 웜 기어를 설치하고 스티어링 샤프트에 웜 휠을 설치하여 양자가 서로 기어 치합되도록 함으로써 모터의 구동력이 스티어링 샤프트에 전달될 수 있도록 한다.
이러한 칼럼 타입의 전동식 파워 스티어링 장치는 기어의 마모에 의한 유격, 제조 공차 등에 의한 백 래쉬(back-lash)의 증가 및 이로 인한 진동이나 소음이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 웜 샤프트를 웜 휠 방향으로 틸팅시켜 마모에 의한 유격을 보상하는 틸팅 구조를 구비하는 전동식 파워 스티어링 장치가 소개된 바 있다.
종래의 틸팅 구조는 전동식 파워 스티어링 장치의 외부에 돌출되는 구보를 갖기 때문에 외부 충격에 의한 풀림 및 파손의 가능성을 가지며, 틸팅 량을 조절하는 구조를 가지고 있어 틸팅 구조를 전동식 파워 스티어링 장치에 조립할 때 틸팅 구조 자체가 가지는 공차 및 조립 공차까지 더해져서 전동식 파워 스티어링 장치의 성능에 영향을 끼칠 수 있는 문제가 있었다.
한국 등록특허공보 10-1124840
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 조립이 용이하고 자체의 공차 및 조립 공차가 최소화되어 전동식 파워 스티어링 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 틸팅 구조 및 이를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트를 웜 휠을 향해 틸팅시키기 위한 힘을 제공하는 틸팅 구조는, 상기 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징의 삽입 공간에 삽입되는 가이드 블록, 상기 가이드 블록 내에 배치되는 탄성 부재, 그리고 상기 가이드 블록 내에 이동가능하게 배치되며 상기 탄성 부재에 의해 탄성적으로 지지되어 상기 웜 샤프트를 지지하는 베어링에 틸팅력을 가하는 플러그를 포함한다. 상기 플러그와 상기 가이드 블록은 서로 나사 결합될 수 있도록 형성된다. 상기 플러그는 상기 탄성 부재를 가압하고 상기 베어링에 힘을 가하지 않는 상태로 상기 가이드 블록과 나사 결합되어 장착되고, 상기 플러그는 상기 가이드 블록과의 나사 결합이 해제되면서 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 바이어싱 되어 상기 베어링에 틸팅력을 제공하도록 구성된다.
상기 가이드 블록에는 상기 플러그의 이동을 가이드하는 가이드 홀이 형성될 수 있다.
상기 가이드 블록의 외면에는 가이드 홈이 형성될 수 있고, 상기 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 가이드되는 가이드 돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 틸팅 구조는 상기 틸팅 구조는 상기 플러그가 상기 가이드 블록에서 이탈하는 것을 방지하도록 상기 가이드 블록에 체결되는 스냅 링을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 블록은 보조 가이드 홀을 포함할 수 있고, 상기 가이드 블록은 상기 탄성 부재에 의해 지지되며 상기 가이드 홀에 의해 가이드 되는 걸림 돌기, 그리고 상기 보조 가이드 홀에 삽입되어 가이드 되는 삽입 돌기를 포함할 수 있다.
상기 삽입 돌기의 외주면과 상기 보조 가이드 홀의 내면에 각각 나사산이 형성되어 상기 가이드 블록과 상기 플러그가 서로 나사 결합될 수 있도록 형성될 수 있으며, 상기 틸팅 구조는 상기 플러그가 상기 걸림 돌기가 상기 탄성 부재를 압축하는 상태로 고정되도록 상기 가이드 블록에 나사 결합된 상태로 장착될 수 있다.
상기 플러그에는 장착 후 공구를 이용하여 회전시키기 위한 공구 체결부가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치는 모터, 웜 기어를 구비하며 상기 모터의 출력축과 함께 회전하도록 상기 출력축에 연결되는 웜 샤프트, 스티어링 샤프트에 결합되며 상기 웜 기어에 치합되는 웜 휠, 상기 웜 샤프트를 지지하는 베어링, 그리고 상기 웜 샤프트가 상기 웜 휠을 향해 밀리는 방향으로 틸팅되도록 상기 베어링에 틸팅력을 가하는 틸팅 구조를 포함한다. 상기 틸팅 구조는 상기 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징의 삽입 공간에 삽입되는 가이드 블록, 상기 가이드 블록 내에 배치되는 탄성 부재, 그리고 상기 가이드 블록 내에 이동가능하게 배치되며 상기 탄성 부재에 의해 탄성적으로 지지되어 상기 웜 샤프트를 지지하는 베어링에 틸팅력을 가하는 플러그를 포함한다. 상기 플러그는 상기 탄성 부재를 가압하고 상기 베어링에 힘을 가하지 않는 상태로 상기 가이드 블록과 나사 결합되어 장착되고, 상기 플러그는 상기 가이드 블록과의 나사 결합이 해제되면서 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 바이어싱 되어 상기 베어링에 틸팅력을 제공하도록 구성된다.
본 발명에 의하면, 틸팅 구조의 조립이 용이하고 자체의 공차 및 조립 공차가 최소화되어 전동식 파워 스티어링 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 틸팅 구조의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 틸팅 구조의 장착 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
전동식 파워 스티어링 장치의 모터(20)는 조향 보조력을 생성하며, 모터(20)의 동력이 스티어링 샤프트(1)로 전달할 수 있도록 형성된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 모터(20)의 동력에 의해 회전하는 웜 샤프트(10)가 구비된다. 웜 샤프트(10)는 웜 기어(11)를 포함하고 웜 기어(11)는 스티어링 샤프트(1)에 형성되는 웜 휠(3)과 치합된다. 이때, 웜 샤프트(10)는 하우징(40) 내에 설치된다.
모터 커플링(30)은 모터 출력축(21)과 웜 샤프트(10)를 연결한다. 모터 커플링(30)은 모터(20)의 출력축(21)과 웜 샤프트(10)에 각각 체결되어 모터(20)의 동력을 웜 샤프트(10)로 전달하는 기능을 수행한다. 웜 샤프트(10)는 모터 커플링(30)을 통해 모터(20)의 출력축(21)에 동심으로 연결될 수 있다.
웜 기어(11)와 웜 휠(3) 사이의 유격이 흡수될 수 있도록 웜 샤프트(10)를 웜 휠(3) 방향으로 틸팅시키기 위한 힘을 웜 샤프트(10)에 제공하는 틸팅 구조(50)가 구비된다. 예를 들어, 틸팅 구조(50)는 웜 샤프트(10)의 일단을 지지하는 베어링(13)의 외면을 지지할 수 있도록 형성될 수 있다. 이때, 웜 샤프트(10)는 그 양단에 배치되는 두 개의 베어링(13)에 의의 회전 가능한 상태로 지지될 수 있으며, 틸팅 구조(50)는 이들 두 개의 베어링(13, 15) 중 모터(20)에서 더 멀리 떨어진 베어링(13)을 지지하도록 설치될 수 있다.
틸팅 구조(50)가 웜 샤프트(10)를 지지하는 베어링(13)을 웜 휠(13)을 향하는 방향(도 2에서 아래 방향)으로 밀리도록 탄성적으로 지지함으로써, 웜 기어(11)와 웜 휠(13) 사이의 유격이 보상될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 틸팅 구조(50)는 가이드 블록(guide block)(51), 탄성 부재(53) 그리고 플러그(plug)(55)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(53)는 코일 스프링일 수 있다.
가이드 블록(51)은 하우징(40)에 구비되는 삽입 공간(41)에 삽입된다. 이때, 가이드 블록(51)의 외면에는 가이드 홈(54)이 형성되고 삽입 공간(41)에는 가이드 돌기(43)가 형성됨으로써, 가이드 돌기(43)가 가이드 홈(54)에 체결되는 상태로 가이드 블록(51)이 가이드 홈(54)에 삽입된다.
가이드 블록(51)에는 가이드 홀(51b)이 형성될 수 있으며, 탄성 부재(53)와 플러그(55)는 도 4에 도시된 바와 같이 가이드 홀(51b)에 배치된다.
플러그(55)는 가이드 블록(51) 내에 이동 가능하게 배치되며 탄성 부재(53)에 의해 탄성적으로 지지되어 웜 샤프트(10)를 지지하는 베어링(13)에 틸팅력을 제공한다.
더 구체적으로, 탄성 부재(53)는 가이드 블록(51) 내에 형성되는 걸림턱(51c)에 지지되는 상태로 플러그(55)에 형성되는 걸림 돌기(57)를 지지하게 된다. 이에 의해 탄성 부재(53)의 탄성 복원력에 의해 플러그(55)가 웜 샤프트(10)를 지지하는 베어링(13)을 지지하게 된다.
이때, 걸림 돌기(57)가 가이드 블록(51)의 가이드 홀(51b)의 내면에 밀착되어 가이드 된다. 한편, 플러그(55)의 선단에는 삽입 돌기(56)가 형성되고, 이 삽입 돌기(56)는 가이드 블록(51)에 형성된 보조 가이드 홀(51d)에 삽입된다. 이에 의해 가이드 블록(51)과 플러그(55)가 이중 가이드 구조에 의해 체결되어 탄성 부재(53)가 안착 시에 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 틸팅 구조(50)는 장착이 용이하도록 일체형 조립 구조를 갖는다.
구체적으로, 삽입 돌기(56)의 외주면에 나사산(58)이 형성되고 보조 가이드 홀(51d)의 내면에 나사산(52)이 형성되어 양자의 나사 결합을 통해 가이드 블록(51)과 플러그(55)가 서로 나사 결합된다.
도 4의 (a)를 참조하면, 틸팅 구조(50)는 장착 되기 전 상태에서, 가이드 블록(51)과 플러그(55)의 나사 결합에 의해 플러그(55)가 탄성 부재(53)를 압축하는 상태가 유지된다. 이때 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 플러그(55)는 웜 샤프트(10)를 지지하는 베어링(13)에서 이격되는 상태를 유지한다.
이와 같은 틸팅 구조(50)를 하우징(40)에 삽입한 후 가이드 블록(51)과 플러그(55)의 나사 결합을 해제하면 도 4의 (b)와 같은 상태가 된다. 즉, 플러그(55)와 가이드 블록(51)의 나사 결합이 해제됨으로써 탄성 부재(53)의 탄성 복원력에 의해 플러그(55)가 베어링(13) 쪽으로 이동하여 베어링(13)에 접하게 되고 이 상태에서 탄성 부재(53)의 탄성력에 의해 플러그(55)가 베어링(13)을 웜 휠(3)을 향하는 방향으로 계속 미는 상태가 유지된다. 이에 따라 웜 기어(11)와 웜 휠(3) 사이에 발생하는 유격이 자동으로 흡수된다.
틸팅 구조(50)를 하우징(40)에 삽입한 후 플러그(55)를 회전시켜 플러그(55)와 가이드 블록(51)의 나사 결합을 해제할 수 있는데, 이를 위해 플러그(55)에는 장착 후 공구를 이용하여 회전시키기 위한 공구 체결부(55a)가 구비된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 공구 체결부(55a)는 삽입 돌기(56)에 형성될 수 있으며, 예를 들어 육각형 형태의 홈으로 형성될 수 있다. 이러한 육각형 형태의 홈에 육각 렌치를 체결하여 플러그(55)를 회전시킴으로써 플러그(55)와 가이드 블록(51)의 나사 결합을 해제할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 틸팅 구조(50)는 플러그(55)가 가이드 블록(51)에서 이탈하는 것을 방지하도록 가이드 블록(51)에 체결되는 스냅 링(59)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 스냅 링(59)은 가이드 블록(51)에 형성된 체결 홈(51a)에 설치될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
1: 스티어링 샤프트
10: 웜 샤프트
20: 모터
21: 모터 출력축
30: 모터 커플링
40: 하우징
50: 틸트 메커니즘
51: 가이드 블록
53: 탄성 부재
55: 플러그
59: 스냅 링

Claims (14)

  1. 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트를 웜 휠을 향해 틸팅시키기 위한 힘을 제공하는 틸팅 구조로서,
    상기 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징의 삽입 공간에 삽입되는 가이드 블록,
    상기 가이드 블록 내에 배치되는 탄성 부재, 그리고
    상기 가이드 블록 내에 이동가능하게 배치되며 상기 탄성 부재에 의해 탄성적으로 지지되어 상기 웜 샤프트를 지지하는 베어링에 틸팅력을 가하는 플러그를 포함하며,
    상기 플러그와 상기 가이드 블록은 서로 나사 결합될 수 있도록 형성되고,
    상기 플러그는 상기 탄성 부재를 가압하고 상기 베어링에 힘을 가하지 않는 상태로 상기 가이드 블록과 나사 결합되어 장착되고,
    상기 플러그는 상기 가이드 블록과의 나사 결합이 해제되면서 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 바이어싱 되어 상기 베어링에 틸팅력을 제공하도록 구성되는 틸팅 구조.
  2. 제1항에서,
    상기 가이드 블록에는 상기 플러그의 이동을 가이드하는 가이드 홀이 형성되는 틸팅 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 가이드 블록의 외면에는 가이드 홈이 형성되고,
    상기 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 가이드되는 가이드 돌기가 형성되는 틸팅 구조.
  4. 제1항에서,
    상기 틸팅 구조는 상기 플러그가 상기 가이드 블록에서 이탈하는 것을 방지하도록 상기 가이드 블록에 체결되는 스냅 링을 더 포함하는 틸팅 구조.
  5. 제2항에서,
    상기 가이드 블록은 보조 가이드 홀을 포함하고,
    상기 가이드 블록은
    상기 탄성 부재에 의해 지지되며 상기 가이드 홀에 의해 가이드 되는 걸림 돌기, 그리고
    상기 보조 가이드 홀에 삽입되어 가이드 되는 삽입 돌기를 포함하는 틸팅 구조.
  6. 제5항에서,
    상기 삽입 돌기의 외주면과 상기 보조 가이드 홀의 내면에 각각 나사산이 형성되어 상기 가이드 블록과 상기 플러그가 서로 나사 결합될 수 있도록 형성되며,
    상기 틸팅 구조는 상기 플러그가 상기 걸림 돌기가 상기 탄성 부재를 압축하는 상태로 고정되도록 상기 가이드 블록에 나사 결합된 상태로 장착되는 틸팅 구조.
  7. 제1항에서,
    상기 플러그에는 장착 후 공구를 이용하여 회전시키기 위한 공구 체결부가 구비되는 틸팅 구조.
  8. 모터,
    웜 기어를 구비하며 상기 모터의 출력축과 함께 회전하도록 상기 출력축에 연결되는 웜 샤프트,
    스티어링 샤프트에 결합되며 상기 웜 기어에 치합되는 웜 휠,
    상기 웜 샤프트를 지지하는 베어링, 그리고
    상기 웜 샤프트가 상기 웜 휠을 향해 밀리는 방향으로 틸팅되도록 상기 베어링에 틸팅력을 가하는 틸팅 구조를 포함하고,
    상기 틸팅 구조는
    전동식 파워 스티어링 장치의 하우징의 삽입 공간에 삽입되는 가이드 블록,
    상기 가이드 블록 내에 배치되는 탄성 부재, 그리고
    상기 가이드 블록 내에 이동가능하게 배치되며 상기 탄성 부재에 의해 탄성적으로 지지되어 상기 웜 샤프트를 지지하는 베어링에 틸팅력을 가하는 플러그를 포함하고,
    상기 플러그는 상기 탄성 부재를 가압하고 상기 베어링에 힘을 가하지 않는 상태로 상기 가이드 블록과 나사 결합되어 장착되고,
    상기 플러그는 상기 가이드 블록과의 나사 결합이 해제되면서 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 바이어싱 되어 상기 베어링에 틸팅력을 제공하도록 구성되는 전동식 파워 스티어링 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 가이드 블록에는 상기 플러그의 이동을 가이드하는 가이드 홀이 형성되는 전동식 파워 스티어링 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에서,
    상기 가이드 블록의 외면에는 가이드 홈이 형성되고,
    상기 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 가이드되는 가이드 돌기가 형성되는 전동식 파워 스티어링 장치.
  11. 제8항에서,
    상기 틸팅 구조는 상기 플러그가 상기 가이드 블록에서 이탈하는 것을 방지하도록 상기 가이드 블록에 체결되는 스냅 링을 더 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치.
  12. 제9항에서,
    상기 가이드 블록은 보조 가이드 홀을 포함하고,
    상기 가이드 블록은
    상기 탄성 부재에 의해 지지되며 상기 가이드 홀에 의해 가이드 되는 걸림 돌기, 그리고
    상기 보조 가이드 홀에 삽입되어 가이드 되는 삽입 돌기를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 삽입 돌기의 외주면과 상기 보조 가이드 홀의 내면에 각각 나사산이 형성되어 상기 가이드 블록과 상기 플러그가 서로 나사 결합될 수 있도록 형성되며,
    상기 틸팅 구조는 상기 플러그가 상기 걸림 돌기가 상기 탄성 부재를 압축하는 상태로 고정되도록 상기 가이드 블록에 나사 결합된 상태로 장착되는 전동식 파워 스티어링 장치.
  14. 제8항에서,
    상기 플러그에는 장착 후 공구를 이용하여 회전시키기 위한 공구 체결부가 구비되는 전동식 파워 스티어링 장치.
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